堆積軟岩中の坑道掘削に伴う応力-水連成現象による長期的変形挙動について

Long-term behaviors of a tuunel in a sedimentary soft rock due to fluid-mechanical interaction

青木 智幸*; 真田 祐幸; 城 まゆみ*; 山本 卓也*; 松井 裕哉 

Aoki, Tomoyuki*; Sanada, Hiroyuki; Jo, Mayumi*; Yamamoto, Takuya*; Matsui, Hiroya

地下深部の堆積軟岩中の坑道周辺岩盤及び支保の長期挙動について、応力-水連成現象の観点から数値解析的検討を行った。堆積軟岩は、透水係数が小さくかつ空隙率が大きいという特徴を有するものが多く、掘削により周辺岩盤に発生する過剰間隙水圧とその経時的消散による長期的な変形挙動を生じる可能性がある。本研究では、まず幌延深地層研究計画で実施した地表からのボーリング調査で得られたコア(声問層,稚内層)を使用し、三軸試験装置を用いて多孔質弾性パラメータを求めた。次に、これを用いて、円形坑道及び馬蹄形坑道について、堆積軟岩に適応する多孔質弾性論に基づく応力-水連成解析を実施した。その結果、クリープ現象とは異なる、応力-水連成現象に特有の岩盤の変形や支保応力の長期挙動が生じることがわかった。

Long-term behaviors of a tunnel at great depth in sedimentary soft rocks are investigated based on pore fluid-mechanical interaction. Poroelastic parameters of diatomaceous and siliceous mudstones at the Horonobe URL site are determined from the tests proposed in this study using a triaxial test apparatus. The test procedures with their theoretical base are described. Coupled fluid-mechanical behaviors on circular and horse-shoe-shaped tunnels supported with shotcrete are numerically analyzed based on the theory of poroelasticity. Some long-term behaviors of rocks and supports peculiar to the fluid-mechanical interaction differing from creep behavior are found from the analysis results.